Componentes Químicos de la Vida: Bioelementos, Agua y Biomoléculas Esenciales

Bioelementos: Componentes Esenciales de la Vida

Todos los seres vivos estamos formados por los mismos elementos químicos y existen aproximadamente 70 bioelementos. Los bioelementos se dividen en:

1. Macroelementos

Constituyen la estructura de los seres vivos y desempeñan funciones vitales.

1.1. Bioelementos Primarios (C, H, O, N, S, P)

• Carbono (C):
  • Tiene una masa atómica pequeña que facilita el establecimiento de enlaces covalentes.
  • Posee cuatro electrones libres en su última capa.
  • Sus enlaces covalentes son lo suficientemente fuertes para ser estables, pero no tanto como para impedir la reactividad.
  • El carbono forma enlaces covalentes con otros carbonos e hidrógenos, formando hidrocarburos.
  • El enlace C-H es apolar.
  • Puede formar largas cadenas carbonadas lineales, ramificadas o cíclicas.
  • Puede unirse a elementos muy electronegativos.
  • La disposición tetraédrica permite la aparición de isómeros.

1.2. Bioelementos Secundarios

• Calcio (Ca): Forma caparazones de moluscos y esqueletos.
• Magnesio (Mg): Interviene en procesos fisiológicos.
• Sodio (Na), Potasio (K) y Cloro (Cl): Mantienen el grado de salinidad y el equilibrio eléctrico.

2. Oligoelementos

Su abundancia es menor al 0,001 % y poseen funciones catalíticas (ej. Fe, Cu, Zn, Mn, I, Ni, Co, B, Si, F, etc.).

Biomoléculas: La Base Química de los Seres Vivos

Las biomoléculas se clasifican en:

• Inorgánicas: Agua, sales minerales, gases.
• Orgánicas: Glúcidos, Lípidos, Proteínas, Ácidos Nucleicos, etc.

El Agua: El Disolvente Universal de la Vida

Es el componente mayoritario de los seres vivos y su proporción varía según la especie y el tejido.

Estructura Molecular del Agua

• Geometría angular.
• Dipolo permanente.
• Gran capacidad para establecer puentes de hidrógeno (H).

Propiedades Fisicoquímicas del Agua

• Elevada fuerza de cohesión: Las moléculas están muy unidas entre sí, lo que permite que el agua sea líquida.
• Elevada fuerza de adhesión: Las moléculas forman puentes de hidrógeno con las moléculas del recipiente en el que se encuentran.
• Elevada tensión superficial.
• Elevada capacidad disolvente.
• Elevado calor específico.
• Elevado calor de vaporización.
• Menor densidad del agua sólida (hielo).
• Pequeño grado de ionización.

Funciones Biológicas del Agua

• Disolvente: Permite el transporte de sustancias y las reacciones químicas.
• Función Metabólica: Participa en numerosas reacciones bioquímicas.
• Función de Transporte: Transporta sustancias en el interior de los seres vivos y realiza intercambios con el medio.
• Función Estructural: Actúa como esqueleto hidrostático de células y organismos turgentes.
• Función Amortiguadora: Permite a los vertebrados usar bolsas de agua para evitar el roce de los huesos.
• Función Termorreguladora: Ayuda a mantener la temperatura corporal constante.

Sales Minerales: Regulación y Estructura Biológica

Las sales minerales se presentan en diversas formas:

• Sólidas: Función esquelética y protectora (ej. sílice en diatomeas, carbonato cálcico en conchas).
• Disueltas: Función metabólica y reguladora (ej. iones Na+, K+, Cl-, Ca2+, PO43-).
• Asociadas a moléculas orgánicas: Formando fosfolípidos, coenzimas, etc.

Disoluciones y Dispersiones Coloidales en Sistemas Biológicos

La diferencia entre una disolución y una dispersión coloidal depende del tamaño del soluto en el fluido. Si el soluto es menor a 5 nm, es una disolución; si el soluto está entre 5 nm y 200 nm, es una dispersión coloidal.

Propiedades de las Disoluciones

• Estabilidad del grado de acidez (pH): Los sistemas tampón (o amortiguadores) amortiguan los cambios en el pH (ej. tampón bicarbonato H₂CO₃ y tampón fosfato H₂PO₄^-).
• Difusión y Ósmosis:
  • Difusión: Es el reparto de partículas de un fluido en el seno de otro distinto.
  • Ósmosis: Es el paso a través de una membrana semipermeable del disolvente (agua) desde una disolución de menor concentración de soluto a otra de mayor concentración.
  • Presión Osmótica: Es la presión que se ejerce debido a la diferencia de concentración de agua a ambos lados de una membrana semipermeable.

Propiedades de las Dispersiones Coloidales

• Capacidad de presentarse en forma de gel.
• Separación por diálisis.
• Elevado poder absorbente.